第二章大气的热能和温度 一、填空题: 1.太阳表面的温度为(6000K),地球每年从太阳上获得(1.3*10C)的热量,仅为太阳热量的(1/22亿)。 2.在自然界中的一切物体,只要温度在(-273那)以上,都在不停地以(电磁波)的形式向外放射能 量,这种传递能量的方式称为(辐射)。 3.电磁波的范围是(10”一几km),可见光的波长范围是(0.4一0.76um),太阳辐射的波长是(0.15 一4.0um),它包括部分(紫外线)、全部(可见光)和部分(红外线),属于(短波)辐射。 4.地面和大气辐射的波长为(3一120um),属于长波辐射。最大放射能力对应的波长是(10)m。 5.物体的r、a、d之间关系是(r+a+d1),分别代表物体的(反射、吸收、透射)能力。 6.太阳辐射最大放射能力所对应的波长是(0.475um),属于(青)光,太阳辐射能量最多的是(可 见光),其次是(红外线),再其次是(紫外线)。 7.大气上界的太阳常数是(1.967c/c·分 8进入大气的太阳辐射有三种被削弱的方式(吸收、散射、反射 9.大气层中主要的吸收物质是(氧气、水、臭氧、二氧化碳、固体杂质),且具有(选 择性)吸收特性,仅占太阳辐射的(24)%。 10.氧气最强的吸收带属于(紫外)部分。 11.臭氧最强的吸收带属于(紫外)部分,而且还吸收属于(可见光)部分。 12.天空出现白色是因为(粗粒子)多。 13.地表面辐射能量的大小主要决定于(地面储存热量的多少)。 14.地面有效辐射击的公式是(F。=E。一。E,),影响因素有(地温、气温、湿度、云量)。 15.地面辐射差额的公式是(Rg=(s+)1-a)-F。),白天为(正)值,气温(升高),夜晚 为(负值)值,气温(下降)。纬度愈低,Rg>0的时间愈(长)。 16.地气系统的辐射差额随纬度而逐渐减小,在(35S、30N)辐射差额为0,在(35S以南、30N 以北)辐射差额小于零。 17.“大气窗”对地表起到(地面放射辐射能力大小的监视)作用。 18.烟幕预防霜冻的原理是(增加大气的逆辐射)。 19.大气辐射差额是(负)值,说明大气的热能是亏损。 20.高低纬间有水平气流的运动,是由于(地球表面热量分布不均匀)引起的。 21.传导是依靠分子的热运动将(热量)从一个分子传给另一个分子。 22.辐射发生于(大气)间、(地面与大气)间,是(地面与空气间)最重要的热量交换方式。 23.对流是(低层大气向高层大气传递热量的)重要途径。 1
1 第二章 大气的热能和温度 一、填空题: 1.太阳表面的温度为(6000K),地球每年从太阳上获得(1.3*1024 C )的热量,仅为太阳热量的(1/22 亿)。 2.在自然界中的一切物体,只要温度在( -273K )以上,都在不停地以( 电磁波 )的形式向外放射能 量,这种传递能量的方式称为( 辐射 )。 3.电磁波的范围是(10-14—几 km ),可见光的波长范围是( 0.4—0.76um ),太阳辐射的波长是(0.15 —4.0um ),它包括部分( 紫外线 )、全部(可见光)和部分(红外线),属于( 短波 )辐射。 4.地面和大气辐射的波长为( 3—120um ),属于长波辐射。最大放射能力对应的波长是( 10 )um。 5.物体的 r、、d 之间关系是( r++d=1 ),分别代表物体的( 反射、吸收、透射)能力。 6.太阳辐射最大放射能力所对应的波长是( 0.475um ),属于( 青 )光,太阳辐射能量最多的是( 可 见光 ),其次是( 红外线 ),再其次是( 紫外线 )。 7.大气上界的太阳常数是( 1.967c/cm2 •分 )。 8.进入大气的太阳辐射有三种被削弱的方式( 吸收 、散射 、反射 ) 9.大气层中主要的吸收物质是( 氧气 、 水 、臭氧 、 二氧化碳 、固体杂质 ),且具有( 选 择性 )吸收特性,仅占太阳辐射的( 24 )%。 10.氧气最强的吸收带属于( 紫外 )部分。 11.臭氧最强的吸收带属于( 紫外 )部分,而且还吸收属于( 可见光 )部分。 12.天空出现白色是因为( 粗粒子 )多。 13.地表面辐射能量的大小主要决定于( 地面储存热量的多少 )。 14. 地面有效辐射击的公式是( F0 = Eg - σEA ),影响因素有( 地温 、气温 、湿度 、云量 )。 15.地面辐射差额的公式是( Rg = (s+d)(1 – α)- F0 ),白天为( 正 )值,气温( 升高 ),夜晚 为( 负值 )值,气温( 下降 )。纬度愈低,Rg >0 的时间愈( 长 )。 16.地气系统的辐射差额随纬度而逐渐减小,在( 35°S 、30°N )辐射差额为0,在(35°S 以南 、30°N 以北 )辐射差额小于零。 17.“大气窗”对地表起到( 地面放射辐射能力大小的监视 )作用。 18.烟幕预防霜冻的原理是( 增加大气的逆辐射 )。 19.大气辐射差额是( 负 )值,说明大气的热能是亏损。 20.高低纬间有水平气流的运动,是由于( 地球表面热量分布不均匀 )引起的。 21.传导是依靠分子的热运动将( 热量 )从一个分子传给另一个分子。 22.辐射发生于( 大气 )间、( 地面与大气)间,是( 地面与空气间 )最重要的热量交换方式。 23.对流是( 低层大气向高层大气传递热量的 )重要途径
24.乱流是(摩擦层)热量交换的重要方式。 25.潜热交换主要是在(对流层下半层)中起作用。 26.泊松方程是(T/T。=(P/P)),此公式表明,干绝热变化中气压降低温度呈(呈指数降低)。 27.干空气任一高度处的温度表达式是(T=T。-△z),其中温度递减率是(1℃/100m)。 28.大气稳定度是指(空气层结)使(气团)具有(远离)或返回原来位置的(趋势) 或(程度)。 29.当>Ym),对于干空气和未饱和湿空气是(稳定的),对于饱 和空气则是(不稳定的)。 31.不稳定能量的类型有(不稳定型、稳定型、潜在不稳定型)。 32.气温随时间的变化主要有两种方式即(周期性变化、非周期性变化),其中周期性变化有(日变化、 年变化)。 33.气温的日变化特点是一天当中有一个(最高值)和一个(最低值),前者出现在(午后14时),后者 出现在(日出前后)。 34.气温的日较差是指一天中气温的(最高值)和(最低值)之差,影响因素有(季节、纬度、地 表性质、天气)。 35.在中纬度地区影响气温年变化的主要有两个因素(太阳高度角、昼夜长短)。 36.气温在一年中的最高时间是(大暑),最低时间是(大寒)。 37.气温的年较差是指一年中(月平均气温最高值)和(月平均气温最低值)之差,影响因素有 (纬度)和(海陆)。 38.纬度愈高,太阳辐射的年变化愈(大),相应的气温年变化也(大),在我国华南的气温年 较差比华北地区(小)。 39.在对流层中,气温的日较差随高度而(小),年较差随高度而(小)。 40.温度梯度是指在(等温线)图上,垂直于(等温线方向),(温度梯度)的变化值,它表 示温度在(垂直于等温线)方向的变化程度。 41.在海平面气温分布图上中,如果等温线愈密,温差(大):等温线愈弯曲,说明影响气温的因素 (多):等温线东西向分布,影响气温的因素是(纬度):若南北向或与海岸平行,则温度受(海 洋)影响大。 42.北半球7月海平面气温分布比1月份(稀疏),则夏季的南北温差比冬季(小)。 43.北半球冬季最低气温位于(俄罗斯的奥伊米亚康、格棱兰岛)。 44.逆温层中温度的直减率特点是(小于零或等于零),其作用是(抑制对流的发生)。 2
2 24.乱流是( 摩擦层 )热量交换的重要方式。 25.潜热交换主要是在( 对流层下半层 )中起作用。 26.泊松方程是(T/T0 =(P/P0)0.286 ),此公式表明,干绝热变化中气压降低温度呈( 呈指数降低 )。 27.干空气任一高度处的温度表达式是( T = TO - rdΔz ),其中温度递减率是( 1℃/100m )。 28.大气稳定度是指( 空气层结 )使( 气团 )具有( 远离 )或返回原来位置的( 趋势 ) 或( 程度 )。 29.当>m ),对于干空气和未饱和湿空气是( 稳定的 ),对于饱 和空气则是( 不稳定的 )。 31.不稳定能量的类型有( 不稳定型 、 稳定型 、 潜在不稳定型 )。 32.气温随时间的变化主要有两种方式即(周期性变化、非周期性变化),其中周期性变化有(日变化 、 年变化)。 33.气温的日变化特点是一天当中有一个( 最高值)和一个(最低值),前者出现在(午后 14 时),后者 出现在(日出前后)。 34.气温的日较差是指一天中气温的( 最高值 )和( 最低值 )之差,影响因素有(季节、 纬度、地 表性质、天气)。 35.在中纬度地区影响气温年变化的主要有两个因素( 太阳高度角 、昼夜长短 )。 36.气温在一年中的最高时间是( 大暑 ),最低时间是( 大寒 )。 37.气温的年较差是指一年中( 月平均气温最高值 )和( 月平均气温最低值 )之差,影响因素有 ( 纬度 )和( 海陆 )。 38.纬度愈高,太阳辐射的年变化愈( 大 ),相应的气温年变化也( 大 ),在我国华南的气温年 较差比华北地区( 小 )。 39.在对流层中,气温的日较差随高度而( 小 ),年较差随高度而( 小 )。 40.温度梯度是指在( 等温线 )图上,垂直于( 等温线方向 ),( 温度梯度 )的变化值,它表 示温度在( 垂直于等温线 )方向的变化程度。 41.在海平面气温分布图上中,如果等温线愈密,温差( 大 );等温线愈弯曲,说明影响气温的因素 ( 多 );等温线东西向分布,影响气温的因素是( 纬度 );若南北向或与海岸平行,则温度受( 海 洋 )影响大。 42.北半球7月海平面气温分布比1月份( 稀疏 ),则夏季的南北温差比冬季( 小 )。 43.北半球冬季最低气温位于( 俄罗斯的奥伊米亚康 、格棱兰岛 )。 44.逆温层中温度的直减率特点是( 小于零 或 等于零 ),其作用是( 抑制对流的发生 )
45.1月份北半球陆上的等温线凸向(赤道),海上则凸向(极地)。 46.根据逆温的形成原因主要有五种类型(辐射)、乱流)入、(平流人(下沉入(锋面)。 47.下沉逆温多出现在(高气压区内)。 二、选择思: 1.地表面的最放射能力对应的波长是 a.0.475 um b.8 um c.10 um d.10.2m 2.通过大气的太阳辐射被吸收的仅是() a.红外 b.可见光 c.紫外 d.红外和紫外 3.当天空出现青蓝色时,说明大气中的粒子直径( a.>元b与无关c.小于入 d.=入 4.当天空出现白色时,此时大气中的粒径是( a.>元b.与无关 c.小于元 d.=元 5.通过大气到达地面的太阳辐射量为() a.50% b.40% c.45% d.55% 6,我国太阳辐射年总量最高地区是 a.青海b.西藏c.黄河流域d.新疆 7.“大气窗”的能量占地面总辐射量的() a.10% b.30% c.20% d.15% 8.“大气的温室效应”中起作用的是( a.水 b.大气逆辐射 c.COz d.尘埃 9.地面辐射的75-90%集中在近地面的()m气层中 a.60-100b.40-50c.50-60d.30-50 10.大气对长波辐射的主要吸收体是( a氧气 b.臭氧 c.水 d.二氧化碳 11.气温日变化大的是 a.山顶 b.高原边缘 c,盆地中部 d.平原 12.海陆之间的反射率可相差( a.10b.20 c.15d.10-20 13.海上最热月和最冷月的时间是( a.1和7 b.2和8 c.1和8 d.8和2 14,地面温度的升或降主要决定于( 3
3 45.1月份北半球陆上的等温线凸向( 赤道 ),海上则凸向( 极地 )。 46.根据逆温的形成原因主要有五种类型( 辐射 )、 乱流 )、(平流 )、(下沉 )、(锋面)。 47.下沉逆温多出现在( 高气压区内 )。 二、选择题: 1.地表面的最放射能力对应的波长是 a.0.475 um b.8 um c.10 um d.10.2 um 2.通过大气的太阳辐射被吸收的仅是( ) a.红外 b.可见光 c.紫外 d.红外和紫外 3.当天空出现青蓝色时,说明大气中的粒子直径( ) a.> b.与无关 c.小于 d.= 4.当天空出现白色时,此时大气中的粒径是( ) a.> b.与无关 c.小于 d.= 5.通过大气到达地面的太阳辐射量为( ) a.50% b.40% c.45% d.55% 6.我国太阳辐射年总量最高地区是 a.青海 b.西藏 c.黄河流域 d.新疆 7.“大气窗”的能量占地面总辐射量的( ) a.10% b.30% c.20% d.15% 8.“大气的温室效应”中起作用的是( ) a.水 b.大气逆辐射 c.CO2 d.尘埃 9.地面辐射的 75 - 90%集中在近地面的( )m 气层中 a.60 - 100 b.40 - 50 c.50 - 60 d.30 - 50 10.大气对长波辐射的主要吸收体是( ) a.氧气 b.臭氧 c.水 d.二氧化碳 11.气温日变化大的是 a.山顶 b.高原边缘 c.盆地中部 d.平原 12.海陆之间的反射率可相差( )% a.10 b.20 c.15 d.10 - 20 13.海上最热月和最冷月的时间是( ) a.1 和 7 b.2 和 8 c.1 和 8 d.8 和 2 14.地面温度的升或降主要决定于( )
a.太阳辐射 b.辐射差额 c.有效辐射 d.太阳高度 15.辐射逆温常形成于 a.早晨b.夜间c.晴晴朗无云的夜晚d.睛朗无云、少云、微风的夜间 三、简答: 1.为什么太阳辐射是短波辐射? 答:太阳辐射的波长在0.15-4.0um之间,最大放射能力所对应的波长为0.475um, 所以太阳辐射为短波辐射。 2.推导地表面1=I osinh 设:s1、S0面上单位时间内接受的 太阳辐射分别为I、I0 1s1=10S0 I·AB·ADI0·ACAD 1/10=AC/AB=sinh I=I0 .sinh 3.什么是太阳辐射光谱,其能量是如何分配的? 答:太阳辐射光谱是太阳辐射能量随波长的分布情况(0.15-4.0um) 紫外线:015-04m占太阳能量的7% 可见光:0.4-0.76m占太阳能量的50% 红外线:0.76-4um占太阳能量的43 4.什么是太阳常数,数值是多少? 答:太阳常数是指假设在大气上界,当日地距离处于平均状态时,放一个与太阳光相垂直的平面,在这 个平面上,每分钟、每平方厘米面积上所受到的太阳辐射(1.967c/c2·分) 5.太阳高度角与直接辐射有何关系? 答:①太阳高度角越大,等量的太阳辐射散布的面积愈小,地表单位面积上所获 得的太阳辐射能就愈大 ②太阳高度角愈小,太阳光透过的大气层愈厚,削弱越强,到达地面的太阳 辐射就愈小 6.大气对太阳辐射的吸收特点是什么? 答:①大气吸收太阳辐射具有选择性,且位于太阳光谱能量较小的区域 ②大气对太阳辐射吸收弱,不是直接加热低层大气的直接热源
4 a.太阳辐射 b.辐射差额 c.有效辐射 d.太阳高度 15.辐射逆温常形成于 a.早晨 b.夜间 c.晴晴朗无云的夜晚 d.晴朗无云、少云、微风的夜间 三、简答题: 1.为什么太阳辐射是短波辐射? 答:太阳辐射的波长在 0.15-4.0um 之间,最大放射能力所对应的波长为 0.475um, 所以太阳辐射为短波辐射。 2.推导地表面I=I0sinh 答: 设:s1、S0 面上单位时间内接受的 太阳辐射分别为 I、I0 S ∵I •s1= I0• S0 I• AB •AD= I0• AC• AD I/ I0= AC/ AB = sinh ∴I= I0 •sinh 3.什么是太阳辐射光谱,其能量是如何分配的? 答:太阳辐射光谱是太阳辐射能量随波长的分布情况(0.15-4.0um) 紫外线:015-04 um 占太阳能量的 7% 可见光:0.4-0.76 um 占太阳能量的 50% 红外线:0.76-4 um 占太阳能量的 43% 4.什么是太阳常数,数值是多少? 答:太阳常数是指假设在大气上界,当日地距离处于平均状态时,放一个与太阳光相垂直的平面,在这 个平面上,每分钟、每平方厘米面积上所受到的太阳辐射(1.967c/cm2 •分) 5.太阳高度角与直接辐射有何关系? 答:①太阳高度角越大,等量的太阳辐射散布的面积愈小,地表单位面积上所获 得的太阳辐射能就愈大 ②太阳高度角愈小,太阳光透过的大气层愈厚,削弱越强,到达地面的太阳 辐射就愈小 6.大气对太阳辐射的吸收特点是什么? 答:①大气吸收太阳辐射具有选择性,且位于太阳光谱能量较小的区域 ②大气对太阳辐射吸收弱,不是直接加热低层大气的直接热源 S0 S1 h B A C D
7.为什么天空有时是白色的,而有时则是青蓝色的? 答:①当天空中有小颗粒时,且直径小于入射波的波长时,波长愈短,散射愈强, 即散射强度与入射波的波长的四次方成反比。青兰色光波长较短,散射较强,所以天空中出现青 蓝色 ②当天空中有粗粒子时,且直径大于入射波的波长,对任何波长的波都同等 散射,因此天空是白色的。 8.有云的夜晚为什么比晴朗的夜晚暖? 答:有云的夜晚大气逆辐射强,地面可以得到热量的补偿,减少热量的损失,地面有效辐射小,所以有 云的夜晚比无云的夜晚暖。 9.为什么高低纬间温差不是愈来愈大? 答:根据地-气系统各纬度的辐射收支状况分析,无论南、北半球,地一气系统的辐射差额在纬度30°处是 一转折点。北纬35°以南、南纬35°以北的差额是正值,北纬35°以北、南纬35°以南是负值。但 在高纬与低韩地区间的温度变化是很微小的。这主要是由洋流和大气环流将低韩地区盈余的热量输送 至高纬地区,减小了高低纬间的热量差异 10.为什么r.<ra? 答:饱和空气绝热上升时,就要冷却凝结,因水汽己饱和同时释放出凝结潜热,加热气块。所以饱和湿 空气绝热上升时因膨胀而引起的温度直减率小于干空气的温度直减率。 11.气压不变时,温度对r.有何影响? 答:当气压不变时,假设有两个饱和的气块,一个温度高一个温度低,并含有相同的空气量,绝热上升同 样的高度。温度高的空气块比温度低的空气块含有多的水汽,释放出多的凝结潜热,加热气块时,温 度高的气块得到的热量补偿多,温度降低的度数少。所以r,温度直减率小。即气压不变时,r。温度 直减率与温度是反比关系。温度愈高,r.温度直诚率愈小。 12.温度不变时,气压对r.有何影响? 答:温度不变时,气块含有的水汽量是相同的。上升同样的高度,释放出相同的凝结潜热。但气压高的 块含有多的空气质量,每个空气质点得到的热量补偿少,温度降低的多。所以,r温度直减率随着气 压的升高而增大。即r。与气压是正比关系。 13.空气的稳定度判据是什么? 答:①r愈大,大气愈不稳定:r愈小,大气愈稳定。如果r很小,甚至等于零(等温)或小于零(逆温), 那将是对流发展的障碍。所以习惯上常将逆温、等温以及r很小的气层称为阻挡层。 5
5 7.为什么天空有时是白色的,而有时则是青蓝色的? 答:①当天空中有小颗粒时,且直径小于入射波的波长时,波长愈短,散射愈强, 即散射强度与入射波的波长的四次方成反比。青兰色光波长较短,散射较强,所以天空中出现青 蓝色 ②当天空中有粗粒子时,且直径大于入射波的波长,对任何波长的波都同等 散射,因此天空是白色的。 8.有云的夜晚为什么比晴朗的夜晚暖? 答:有云的夜晚大气逆辐射强,地面可以得到热量的补偿,减少热量的损失,地面有效辐射小,所以有 云的夜晚比无云的夜晚暖。 9.为什么高低纬间温差不是愈来愈大? 答:根据地-气系统各纬度的辐射收支状况分析,无论南、北半球,地—气系统的辐射差额在纬度 30°处是 一转折点。北纬 35°以南、南纬 35°以北的差额是正值,北纬 35°以北、南纬 35°以南是负值。但 在高纬与低纬地区间的温度变化是很微小的。这主要是由洋流和大气环流将低纬地区盈余的热量输送 至高纬地区,减小了高低纬间的热量差异 10.为什么 rm<rd? 答:饱和空气绝热上升时,就要冷却凝结,因水汽已饱和同时释放出凝结潜热,加热气块。所以饱和湿 空气绝热上升时因膨胀而引起的温度直减率小于干空气的温度直减率。 11.气压不变时,温度对 rm 有何影响? 答:当气压不变时,假设有两个饱和的气块,一个温度高一个温度低,并含有相同的空气量,绝热上升同 样的高度。温度高的空气块比温度低的空气块含有多的水汽,释放出多的凝结潜热,加热气块时,温 度高的气块得到的热量补偿多,温度降低的度数少。所以 rm 温度直减率小。即气压不变时,rm 温度 直减率与温度是反比关系。温度愈高,rm 温度直减率愈小。 12.温度不变时,气压对 rm 有何影响? 答:温度不变时,气块含有的水汽量是相同的。上升同样的高度,释放出相同的凝结潜热。但气压高的气 块含有多的空气质量,每个空气质点得到的热量补偿少,温度降低的多。所以,rm 温度直减率随着气 压的升高而增大。即 rm 与气压是正比关系。 13.空气的稳定度判据是什么? 答:①r 愈大,大气愈不稳定;r 愈小,大气愈稳定。如果 r 很小,甚至等于零(等温)或小于零(逆温), 那将是对流发展的障碍。所以习惯上常将逆温、等温以及 r 很小的气层称为阻挡层
②当rr。时则相 反,因而称为绝对不稳定。 ③当r>T>r时,对于作垂直运动的饱和空气来说,大气是处于不稳定状态的:对于作垂直运动的未 饱和空气来说,大气又是处于稳定状态的。这种情况称为条件性不稳定状态。 14.什么是大气层结的不稳定能量,如何判断? p 答:大气层结的不稳定能量是指大气中可以供给单位质量空气上 升运动的那部分能量 判断依据: ZH点以上(一B间): T块>T层,空气层结具有正的不稳定能量,空气块可以自由上 开。 ZI点以下(A点以下):T块《T层,空气层结具有负的不稳定能量, 空气只有靠外力才能上升。 15.为什么最高气温在午后2时,而不是正午12时? 答:日出后,地面储存热量增多,地温升高,大气吸收地面放出的长波辐射,气温随之升高。正午,太阳 高度角最大,太阳辐射达到一天中最强,正午过后,地面太阳辐射强度虽然开始减弱,但得到的热量 比失去的热量还是多些,地面储存的热量仍在增加,所以地温继续升高,长波辐射继续增强,气温也 继续上升,由于地表热容量小(0.4-0.6C/Cm.℃),地表不断储存太阳辐射能,地温最高值出现在 午后13时。再通过辐射、对流,把地面最高温度时放出的长波辐射传给大气,需要一定的时间,所 以最高气温大约出现在午后14时左右。随后气温逐渐下降,直到下降到清晨日出前地面储存的热量 减至最少为止。所以最低气温出现在清晨日出前后,而不是在半夜。 16.为什么阴天气温日较差比晴天小? 答:气温的日较差是一天中的气温最高值与气温最低值之差。阴天时由于天空中有云的存在,阻挡太阳辐 射到达地面,使地面储存的热量减少,传给大气的热量也随之减少,气温的最高值比晴天低。有云的 夜晚地面会从大气中接受到比晴天多的大气逆辐射,减少地面损失的热量,因此最低气温比晴天的高。 所以,阴天气温日较差比晴天的小。 17.为什么一年中气温最大值在大鲁而不在夏至?气温最低值在大寒而不在冬至? 答:①春分一夏至:太阳高度角大,昼长夜短,大气收入大于支出,气温逐渐升高 ②夏至一大暑:太阳高度角虽然减小,但大气仍是收入大于支出,到时大暑时,收入与支出相等,气 温不再上升,达到一年中气温最高的时间。 6
6 层 结 曲 线 状 态 曲 线 ZC ZH -lnp T A B rm rd + _ ②当 rrm 时则相 反,因而称为绝对不稳定。 ③当 rd>r>rm 时,对于作垂直运动的饱和空气来说,大气是处于不稳定状态的;对于作垂直运动的未 饱和空气来说,大气又是处于稳定状态的。这种情况称为条件性不稳定状态。 14.什么是大气层结的不稳定能量,如何判断? 答:大气层结的不稳定能量是指大气中可以供给单位质量空气上 升运动的那部分能量 判断依据: ZH 点以上(A—B 间): T 块>T 层,空气层结具有正的不稳定能量,空气块可以自由上 升。 ZH 点以下(A 点以下):T 块< T 层,空气层结具有负的不稳定能量, 空气只有靠外力才能上升。 15.为什么最高气温在午后 2 时,而不是正午 12 时? 答:日出后,地面储存热量增多,地温升高,大气吸收地面放出的长波辐射,气温随之升高。正午,太阳 高度角最大,太阳辐射达到一天中最强,正午过后,地面太阳辐射强度虽然开始减弱,但得到的热量 比失去的热量还是多些,地面储存的热量仍在增加,所以地温继续升高,长波辐射继续增强,气温也 继续上升,由于地表热容量小(0.4-0.6 C/cm 3 .℃),地表不断储存太阳辐射能,地温最高值出现在 午后 13 时。再通过辐射、对流,把地面最高温度时放出的长波辐射传给大气,需要一定的时间,所 以最高气温大约出现在午后 14 时左右。随后气温逐渐下降,直到下降到清晨日出前地面储存的热量 减至最少为止。所以最低气温出现在清晨日出前后,而不是在半夜。 16.为什么阴天气温日较差比晴天小? 答:气温的日较差是一天中的气温最高值与气温最低值之差。阴天时由于天空中有云的存在,阻挡太阳辐 射到达地面,使地面储存的热量减少,传给大气的热量也随之减少,气温的最高值比晴天低。有云的 夜晚地面会从大气中接受到比晴天多的大气逆辐射,减少地面损失的热量,因此最低气温比晴天的高。 所以,阴天气温日较差比晴天的小。 17.为什么一年中气温最大值在大暑而不在夏至?气温最低值在大寒而不在冬至? 答:①春分—夏至:太阳高度角大,昼长夜短,大气收入大于支出,气温逐渐升高 ②夏至—大暑:太阳高度角虽然减小,但大气仍是收入大于支出,到时大暑时,收入与支出相等,气 温不再上升,达到一年中气温最高的时间
③大暑一冬至:太阳高度角继续减小,昼短夜长,大气收入小于支出,气温继续下降。 ④冬至一大寒:过了冬至,太阳高度角虽然开始增大,昼长夜短,但地面仍是支出大于收 入,到了大寒,地面的支出热量等于收入热量,气温也就降到了最低值。 18.全球气温的水平分布特点是什么? 答: ①北半球7月等温线比1月等温线稀疏,夏季南北温差比冬季小。 7月太阳直射北半球,低纬太阳高度角较大,而且白昼较长,是一年中气温最高的月份:而北半球高 纬地区正午太阳高度角达到一年中最高的时候,白昼也是一年中最长的时候,极圈内还出现极昼现象,气 温是一年中最高的季节。因此7月份北半球南北温差小,等温线也较稀疏。冬季正好相反。 ②冬季北半球的等温线在大陆上大致凸向赤道,在海洋上大致凸向极地,夏季相反因为在同一陆地上,冬季 大陆温度比海洋温度低,夏季大陆温度比海洋高的缘故。南半球因陆地面积较小,海洋面积较大,因 此等温线较平直,遇有陆地的地方,等温线也发生与北半球相类似的弯曲情况。 ③最高温度带并不在赤道上,而是冬季在5°一10N处,夏季移到20N左右。这一带平均温度1月份和7 月份均高于24℃,故称为热赤道。热赤道的位置从冬季到夏季有向北移的现象,因此这个时期太阳直射点 的位置北移,同时北半球有广大的陆地,使气温强烈受热的缘故。 ④南半球不论冬季、夏季,最低气温都在南极。北半球仅夏季最低气温出现在极地附近,而冬季最冷地区 出现在东部西伯利亚的维尔霍扬斯克和奥伊米亚康以及格棱兰地区。 ⑤全球气温冬夏分布基本上体现了太阳辐射因素的影响。 19.用图解释乱流逆温的形成过程? 高度 答:图中B为气层原来的气温分布,气温直减率r<红d,经过湍 流混合以后,气层的温度分布将逐渐接近于干绝热直减率。这是 因为湍流运动中,上升空气的温度是按干绝热直减率变化的,空 气长到混合层上部时,它的温度比周围的空气温度低,混合的结 果,使上层空气降温。空气下沉时,情况相反,会使下层空气增 温。所以,空气经过充分的湍流混合后,气层的温度直减率就逐 渐趋近干绝热直减率。图中C印是经过湍流混合后的气温分布。 这样,在湍流减弱层(湍流混合物层与未发生湍流的上层空气之 间的过渡层)就出现了逆温层E 20.辐射逆温是如何形成的,条件是什么? 答:辐射逆温是由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温】 条件:晴朗无云或少云、微风的夜晚
7 ③大暑—冬至:太阳高度角继续减小,昼短夜长,大气收入小于支出,气温继续下降。 ④冬至—大寒:过了冬至,太阳高度角虽然开始增大,昼长夜短,但地面仍是支出大于收 入,到了大寒,地面的支出热量等于收入热量,气温也就降到了最低值。 18.全球气温的水平分布特点是什么? 答: ①北半球 7 月等温线比 1 月等温线稀疏,夏季南北温差比冬季小。 7 月太阳直射北半球,低纬太阳高度角较大,而且白昼较长,是一年中气温最高的月份;而北半球高 纬地区正午太阳高度角达到一年中最高的时候,白昼也是一年中最长的时候,极圈内还出现极昼现象,气 温是一年中最高的季节。因此 7 月份北半球南北温差小,等温线也较稀疏。冬季正好相反。 ②冬季北半球的等温线在大陆上大致凸向赤道,在海洋上大致凸向极地,夏季相反因为在同一陆地上,冬季 大陆温度比海洋温度低,夏季大陆温度比海洋高的缘故。南半球因陆地面积较小,海洋面积较大,因 此等温线较平直,遇有陆地的地方,等温线也发生与北半球相类似的弯曲情况。 ③最高温度带并不在赤道上,而是冬季在 5°—10°N 处,夏季移到 20°N 左右。这一带平均温度 1 月份和 7 月份均高于 24℃,故称为热赤道。热赤道的位置从冬季到夏季有向北移的现象,因此这个时期太阳直射点 的位置北移,同时北半球有广大的陆地,使气温强烈受热的缘故。 ④南半球不论冬季、夏季,最低气温都在南极。北半球仅夏季最低气温出现在极地附近,而冬季最冷地区 出现在东部西伯利亚的维尔霍扬斯克和奥伊米亚康以及格棱兰地区。 ⑤全球气温冬夏分布基本上体现了太阳辐射因素的影响。 19.用图解释乱流逆温的形成过程? 答:图中 AB 为气层原来的气温分布,气温直减率 r<rd,经过湍 流混合以后,气层的温度分布将逐渐接近于干绝热直减率。这是 因为湍流运动中,上升空气的温度是按干绝热直减率变化的,空 气长到混合层上部时,它的温度比周围的空气温度低,混合的结 果,使上层空气降温。空气下沉时,情况相反,会使下层空气增 温。所以,空气经过充分的湍流混合后,气层的温度直减率就逐 渐趋近干绝热直减率。图中 CD 是经过湍流混合后的气温分布。 这样,在湍流减弱层(湍流混合物层与未发生湍流的上层空气之 间的过渡层)就出现了逆温层 DE 20.辐射逆温是如何形成的,条件是什么? 答:辐射逆温是由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温。 条件:晴朗无云或少云、微风的夜晚, T 高度 湍 流 混 合 层 D A´ C ´ A E B
四、作图题: 1.乱流逆温形成示意图 高度 2.辐射逆温形成示意图 上 绝对 示意图 5.潜在不稳定 能量示意图 4.绝对不稳定能量示意图
8 ZC ZH 层 结 曲 线 状 态 曲 线 T A B rm rd + _ -lnp 四、作图题: 1.乱流逆温形成示意图 2.辐射逆温形成示意图 3. 绝 对 稳 定 能 量 示 意 图 5. 潜在不稳定 能量示意图 4.绝对不稳定能量示意图 温 度 a b c d e 高度 温 度 高度 lnp T P0 P O ZC 层 结 曲 线 状 态 曲 线 — — — — A B 高度 T 湍 流 混 合 层 D A´ C ´ A E B
A 6.太阳高度角大小与受热面积大小的关系图 五、改错题: (×)1.地面辐射能力的大小主要决定于吸收太阳辐射的多少 地面储存 (×)2.“大气窗”中的地面辐射占总能量的30鸣 20% (√)3.大气逆辐射是指与地面辐射方向相反的大气辐射 (√)4在地面有效辐射中,地温高于气温,则有效辐射是正值 (×)5正午,太阳辐射最强,气温也最高 不是 (×)6.一天当中夜间气温最低 清晨日出前后 (×)7.纬度越高,气温的日较差也愈 小 (×)8。一年中中纬度气温的日较差最大值在夏至 春末夏初 (√)9.泰山顶上的日较差比泰安市的气温日较差小 (×)10.晴天的气温日较差比阴天小 9
9 6.太阳高度角大小与受热面积大小的关系图 五、改错题: ( × )1.地面辐射能力的大小主要决定于吸收太阳辐射的多少 地面储存 ( × )2.“大气窗”中的地面辐射占总能量的 30% 20% ( √ )3.大气逆辐射是指与地面辐射方向相反的大气辐射 ( √ )4.在地面有效辐射中,地温高于气温,则有效辐射是正值 ( × )5.正午,太阳辐射最强,气温也最高 不是 ( × )6.一天当中夜间气温最低 清晨日出前后 ( × )7.纬度越高,气温的日较差也愈大 小 ( × )8.一年中中纬度气温的日较差最大值在夏至 春末夏初 ( √ )9.泰山顶上的日较差比泰安市的气温日较差小 ( × )10.晴天的气温日较差比阴天小 lnp P0 P O ZC 层 结 曲 线 状 态 曲 线 + + + + A B T B A C S h S´
大 (×)11,一年中冬至太阳高度角最小,因此也是气温最低的日子 不 (×)12,气温的年较差随着纬度而增大 南半球 (×)13.气温的年较差随着海拔高度的增高而增大 减小 (×)14.在海平面上气温分布图上,等温线愈密,两者的温差愈少 (×)15.在南半球,有寒流经过的地方,等温线凸向极地 赤道 六.计算题: 中纬度某日某地地面温度是10℃,探空资料表明r0.65℃/10,对流层顶 温度是一55℃,求对流层的高度? 解:根据T1=T0-T△Z 得:△Z=(T0-T1)/r △2=(10+55)/0.65/100=6500/0.65=10000m 答:对流层的高度是10000米。 ②高山顶的温度? ⑨背风山脚的温度? ④迎风山脚与背风山脚的温差是多少?为什么?有什么影响? 解:根据Z =123(t切得 ①凝结高度:Z-123(t。-tW+Z。 =123(20-15)+0=123*5=615米 ②高山顶的温度:T=t-△=15-(3000-615)*0.5/100=15-11.925=-3.075℃ ®背风山脚的温度:T=T0+rd△Z=-3.075+3000*1/100 1500m 18℃ 17℃ =26.925℃ ④迎风山脚与背风山脚的温差: △T=T迎-T背=20-26.925=-6.925℃ 说明:背风山脚的温度比迪风山脚的温度高。对背风山脚来说春温 1000m 、21℃ 23℃ 高,形成春早、森林火灾:若是在中高纬度积雪融化早:春播比迎 风山脚早。 500m (25℃) 26℃ 地面30) 30℃ 10
10 大 ( × )11.一年中冬至太阳高度角最小,因此也是气温最低的日子 不 ( × )12.气温的年较差随着纬度而增大 南半球 ( × )13.气温的年较差随着海拔高度的增高而增大 减小 ( × )14.在海平面上气温分布图上,等温线愈密,两者的温差愈小 大 ( × )15.在南半球,有寒流经过的地方,等温线凸向极地 赤道 六.计算题: 1. 中纬度某日某地地面温度是10℃,探空资料表明 r=0.65℃/100m,对流层顶 温度是-55℃,求对流层的高度? 解:根据 T1=T0-rΔZ 得: ΔZ= (T0-T1)/ r ΔZ=(10+55)/0.65/100=6500/0.65=10000m 答:对流层的高度是 10000 米。 2.山高 3000m,迎风坡山脚温度为 20℃,对应的露点温度为 15℃,rm=0.5℃/100m 求:①凝结高度?Z-Z0=123( t0-td) ②高山顶的温度? ③背风山脚的温度? ④迎风山脚与背风山脚的温差是多少?为什么?有什么影响? 解:根据Z-Z0=123( t0-td)得 ①凝结高度:Z=123( t0-td)+ Z0 =123(20-15)+0 =123*5=615 米 ②高山顶的温度:T= td-rΔZ=15-(3000-615)*0.5/100=15-11.925 =-3.075℃ ③ 背 风 山 脚 的 温 度 :T=T0+ rdΔZ =-3.075+3000*1/100 =26.925℃ ④迎风山脚与背风山脚的温差: ΔT=T 迎-T 背=20-26.925=-6.925℃ 说明:背风山脚的温度比迎风山脚的温度高。对背风山脚来说春温 高,形成春旱、森林火灾;若是在中高纬度积雪融化早;春播比迎 风山脚早。 地面 30℃ 30℃ 500m 25℃ 26℃ 21℃ 23℃ 18℃ 17℃ 1000m 1500m